La materia oscura circonda la Via Lattea

Il nostro universo non è composto solo dalla materia che ci circonda, la stessa che compone anche i nostri corpi, ma contiene un tipo di materia chiamata "oscura" in quanto non interagisce con le luce

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Lo studio del comportamento di vecchie stelle giganti RR Lyrae può raccontare agli astronomi qualcosa sulle regioni oltre i confini della Via lattea. In questa regione, dove le stelle sono quasi assenti, il movimento delle stelle RR Lyrae fa pensare alla presenza di un enorme alone di materia oscura, che potrebbe dirci come si è evoluta la Via lattea negli ultimi 12 miliardi di anni.

La materia oscura uno dei più grandi misteri della scienza

Il nostro universo non è composto solo dalla materia che ci circonda, la stessa che compone anche i nostri corpi, ma contiene un tipo di materia chiamata “oscura” in quanto non interagisce con le luce, La materia oscura si limita ad interagire “debolmente” con la materia normale attraverso la forza di gravità. La materia oscura potrebbe essere responsabile di alcuni dei segnali prodotti dalle onde gravitazionali osservate e dei buchi neri supermassicci trovati al centro di quasi tutte le galassie, ad annunciarlo secondo un recente studio del Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe.

La nuova scoperta è stata ottenuta grazie ai nuovi dati del The Dark Energy Survey (DR2), una massiccia raccolta pubblica di dati astronomici e immagini calibrate che hanno chiesto sei anni di lavoro. Questo secondo rilascio di dati in sette anni di lavoro del Survey, contiene informazioni su quasi 700 milioni di oggetti astronomici.

Obiettivo: comprendere il fenomeno dell’energia oscura

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DR2 è la seconda versione di immagini e cataloghi di oggetti del Dark Energy Survey (DES). È il culmine di oltre mezzo decennio di raccolta e analisi di dati astronomici, con l’obiettivo finale di comprendere il tasso di espansione accelerato dell’universo e il fenomeno dell’energia oscura che si ritiene sia responsabile dell’espansione accelerata del cosmo. Il Dark Energy Survey è una collaborazione che include Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), National Center for Supercomputing Applications (NCSA) e NOIRLab di NSF.

DR2 si basa sui 400 milioni di oggetti catalogati con il precedente rilascio di dati del sondaggio (DR1) e migliora, perfezionandole le tecniche di calibrazione, che, con le immagini combinate più profonde di DR2, offre stime migliorate della quantità e della distribuzione della materia nell’universo. È uno dei più grandi cataloghi astronomici pubblicati fino ad oggi.

Mappa dei satelliti nani della Via Lattea

In un altro risultato, gli scienziati del DES hanno utilizzato l’ampio catalogo DR2, insieme ai dati dell’esperimento sulle onde gravitazionali LIGO, per stimare la posizione di una fusione di buchi neri e, indipendentemente da altre tecniche, dedurre il valore della costante di Hubble, una parametro cosmologico chiave. Combinando i loro dati con altri sondaggi, gli scienziati del DES hanno ottenuto una mappa dettagliata delle galassie nane satellite della Via Lattea, fornendo ai ricercatori informazioni su come si è formata la nostra galassia e come si confronta con le previsioni dei cosmologi.

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La Dark Energy Camera (DECam) è montata sul telescopio Víctor M. Blanco da 4 metri all’Osservatorio interamericano Cerro Tololo (CTIO) nel Cile centro-settentrionale. La costruzione del telescopio è iniziata nel 1969 con la fusione dello specchio primario. L’assemblaggio sulla vetta del Cerro Tololo terminato nel 1974. Al termine della costruzione, era il 3° telescopio più grande del mondo, dietro il telescopio Hale da 200″ dell’Osservatorio Palomar in California e il BTA-6 nella Russia meridionale, e il più grande in l’emisfero australe (un titolo che ha mantenuto per 22 anni).

Il fenomeno dell’energia oscura

Nel 1998, i ricercatori hanno scoperto che l’espansione dell’universo è accelerata e che lo spaziotempo è pieno di una sostanza che hanno chiamato energia oscura, che è la causa dell’espansione che avviene da oltre 13 miliardi di anni. Gli scopritori hanno vinto il premio Nobel nel 2011. DES è stato concepito per mappare centinaia di milioni di galassie e per mappare le dimensioni dell’universo in espansione mentre accelera sotto l’influenza dell’energia oscura. Il DES ha prodotto la più grande e precisa mappa della materia oscura fino ad oggi.

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La mappa coprendo 5000 gradi quadrati del cielo meridionale, i dati del sondaggio consentono molte altre indagini oltre a quelle sull’energia oscura, coprendo una vasta gamma di distanze cosmiche, dalla scoperta di nuovi oggetti nelle vicinanze del sistema solare allo studio della natura delle prime galassie in formazione nell’universo primordiale.

Una tappa fondamentale

“Questa è una pietra miliare epocale. Per sei anni, la collaborazione del Dark Energy Survey ha scattato foto di oggetti celesti distanti nel cielo notturno. Ora, dopo aver controllato attentamente la qualità e la calibrazione delle immagini catturate dalla Dark Energy Camera, stiamo rilasciando questo secondo lotto di dati al pubblico”, ha dichiarato Rich Kron, Direttore del DES, del Fermilab e dell’Università di Chicago. “Invitiamo scienziati professionisti e dilettanti a scavare in quella che consideriamo una ricca miniera di gemme in attesa di essere scoperta”.

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Lo strumento principale utilizzato per raccogliere queste immagini, la Dark Energy Camera (DECam), è montato sul telescopio da 4 metri Víctor M. Blanco finanziato dalla National Science Foundation, parte dell’Osservatorio interamericano Cerro Tololo (CTIO) nel Cile Andes, un programma di NOIRLab di NSF. Ogni settimana dal 2013 al 2019, DECam ha raccolto migliaia di immagini del cielo australe.

Una volta acquisite, queste immagini (e la grande quantità di dati che le circondano) sono state trasferite all’NCSA per l’elaborazione tramite il progetto DESDM (DES Data Management). Utilizzando il supercomputer Blue Waters dell’NCSA, l’Illinois Campus Cluster e i sistemi computazionali del Fermilab, NCSA prepara prodotti di dati calibrati per la ricerca e per l’utilizzo pubblico.

Ci sono voluti circa quattro mesi per elaborare i dati di un anno in un catalogo ricercabile e utilizzabile. Il DES DR2 è ospitato dalla Community Science and Data Center (CSDC), un programma di NOIRLab di NSF. CSDC fornisce sistemi software, servizi agli utenti e iniziative di sviluppo per collegare e supportare le missioni scientifiche dei telescopi di NOIRLab, incluso il Blanco Telescope al CTIO.

Analisi di enormi set di dati

“Poiché i set di dati astronomici oggi sono così vasti, il costo della loro gestione è proibitivo per i singoli ricercatori o per la maggior parte delle organizzazioni”, ha affermato Robert Nikutta, Project Scientist per Astro Data Lab del CSDC. “CSDC fornisce un accesso aperto a grandi set di dati astronomici come DES DR2 e gli strumenti necessari per esplorarli e sfruttarli, quindi tutto ciò che serve è qualcuno della comunità con un’idea intelligente per scoprire una scienza nuova ed entusiasmante”.